Távfűtés biomasszára alapozva
2008/9. lapszám | Dr. Barcsik József | 4608 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az egyik szakmai kirándulás keretében a Hartbergben megépült biomassza tüzelésű erőművet látogatták meg az érdeklődő szakemberek. A település Ausztriában Szombathelytől „átellenben” 30-40 km-re található, amely a tengerszint felett 365 m magasságban helyezkedik el. A kisváros területe 21,53 km2. A települést 437 ha erdő övezi, mely a jó levegőt biztosítja az ott élő 6547 lakosnak.
A távfűtőműről
A Wärmebetriebe GmbH üzemelteti 1987 óta a biomasszán alapuló távfűtőművet. A gőzkazán biztosította a gőz-víz hőcserélő távfűtési hőigényét. A folyamatban keletkező „hulladékhőt” a település tejüzeme és a gabonaszárítója hasznosította. Több mint tíz év után 1999-ben rekonstrukcióba fogtak és ennek során egy kapcsolt hő- és villamosenergia rendszert alakítottak ki, mely az átalakítás gazdaságosságát teremtette meg. A rekonstrukció az Európai Unió kutatás és technológiai fejlesztés 5. keretprogramja keretében támogatásával valósult meg. A projektkoordinátora a FWG Fernwärmeversorgungsgenossenschaft Vitis, (Ausztria) volt, melynek feladatát képezte a projekt, a létesítmény szerelésének koordinálása, a kapcsolt hő- és villamosenergia termelő berendezés üzemelése és monitoringja. Projektpartnere a grazi székhelyű BIOS Bioeneergisysteme GmbH. volt. A cég a kapcsolt hő- és villamosenergia berendezés koncepcióját, a rekonstrukció folyamattechnológiai és gazdasági analízisét, valamint a létesítmény építését és üzembe helyezését biztosította. Az innováció megvalósításában számos cég működött közre. A gőzkazán túlhevítő automatikus cső-tisztítóberendezésnek koncepcióját, terveit az osztrák Kolhbach GmbH & Co. készítette el és a berendezést is a cég gyártotta le. Az IDEA GmbH. és a MAN Turbomaschinen AG.(Németország) tervei alapján készült el a gőz-csavarmotor. A beépítést követően feladatukat képezte a berendezés üzembe helyezése és monitoringja is. A kapcsolt hő- és villamosenergia berendezés koncepciójában részt vett kooperációban még az osztrák Wärmebetriebe GmbH., mely a létesítmény üzemvitelét biztosítja.
A beruházás költségei a következők szerint alakultak:
- kazán + távfűtőhálózat: 12 000 000 euró,
- saját erő: 11 700 000 euró,
- támogatás ország/EU: 1 100 000 euró,
- gőz-csavarmotor beruházása: 2 560 000 euró.
Az erőmű főbb adatai a következők:
- A gőz- csavarmotor névleges elektromos teljesítménye: 730 kW.
- A kondenzátor névleges termikus teljesítménye: 4800 kW.
- A termelt villamos energia: 2780 MWh/év.
- Csatlakozási teljesítmény: 20 MW.
- Előállított hőmennyiség: 65 000 MWh.
- Eladott hőmennyiség: 60 000 MWh.
- Világítás és tüzelés: 4,36 cent/kWh.
Az erőmű üzemeltetéséről
Az erőműbe évente beérkező különböző jellegű faaprítékot - fakéreg, ipari- erdei vágott fa, fűrészüzemi hulladék - a szabadban tárolják, melynek a kapacitása19 000 m3. A beszállított faaprítékot egy tolólapos munkagéppel szinte folyamatosan rendezik és a 6000 m3 fedett tárolóba juttatják. A beszerzett biomassza kb. 60%- át a fakéreg alkotja. A fedett tárolóból a faaprítékot egy hidraulikus adagoló a szállítószalagra rakja. A szalagról a faapríték a kazán előtti tárolóhombárba kerül, ahonnan szabályozottan jut be a mozgórostélyos kazán tűzterébe. A kiégett tüzelőanyag hamuját a hamutérből történő eltávolítás után tartályban gyűjtik össze. Az álló elrendezésű vízcsöves kazán 4 huzamú, melyben évente 100 000 m3 faaprítékot tüzelnek el. Két kazánt építettek be az erőműbe, ezek közül az egyik tartalék. A kazán teljesítménye 20 MW, rövid ideig 25 MW maximális teljesítmény leadására is képes. A tápvíztartályból az előkészített lágyított tápvizet a tápszivattyú nyomja az utolsó huzamba beépített tápvízelőmelegítőbe, ahonnan a felmelegített víz a fekvő gőzdobba kerül. A gőzdobból a forróvíz ejtőcsöveken jut le, majd a tűztér felszálló csövein előállított telített gőz (26 barabszolut, 225 °C) visszakerül a gőzdobba.
A termelt telített gőz elvételének útjai a gőzdobból a következők:
- a telített gőzt a kazán túlhevítőjébe vezetik, ahol túlhevített gőzt állítanak elő belőle, amelynek paraméterei 25 barabszolut, 255 °C. A túlhevített gőz először a nagy-, majd a kisnyomás-fokozatú gőz-csavarmotorra jut. Ezek egy-egy hajtóművet forgatnak meg, majd egy aszinkron generátort meghajtva elektromosenergiát termelnek. Az előállított villamosenergiát a közüzemi hálózatba juttatják, illetve eladják az energiaszolgáltatónak. A gőz-csavarmotoron a nyomását leadott gőz az ún. gőz-csavarmotor kondenzátorra kerül, ahol a kondenzációs hőjét - 19 230 MWh/év - leadja és
- visszajut a tápvíztartályba, vagy
- a túlhevített gőz hőmérsékletének beállítására szolgáló tárolótartályba. Innen szivattyú szállítja tovább és adagolja a túlhevített gőzhöz.
A kondenzátor szekunderoldalán a távfűtési rendszer visszatérő 60 °C-ra hűlt vize lép be, majd innen a kondenzációs hőt hasznosítva felmelegszik. Ezt a melegvizet egy szivattyú nyomja át a fűtési kondenzátor hőcserélőjén, ahonnan kilép a 120 °C távfűtési előremenő melegvize. Ez a melegvíz jut el a 18 km hosszú távfűtőhálózaton a fogyasztókhoz, ahol újabb hőcserélőn a hőközpontokban átadja a hőt, majd végül a lakások, intézmények hőleadóiban adja le a biomasszából előállított hőt. A fogyasztóktól visszaérkező kondenzvizet egy szivattyú nyomja a táptartályba. A telített gőz az ún. fűtési kondenzátoron melegvizet - 120 °C előremenőt - állít elő a hartbergi távfűtőhálózat számára. A rendszer visszatérő víz hőmérséklete 60 °C. A kondenzvíz a táptartályba kerül vissza és ezzel a folyamat bezárul. A biomassza-kazánból a hőjét leadott füstgáz elektrofilteren keresztül haladva lép be a kéménybe és jut ki a környezetbe. Az elektrofilteres szűrő biztosítja, hogy a környezetbe a faapríték eltüzelése során szálló hamu vagy pernye nem lép ki. A távfűtőerőműben előállított hőmennyiség 60 000MWh. Az erőmű a kapcsolt hő- és villamosenergia során 3000 MWh áramot termel és ennél 20 000 MWh hulladék hőenergiát szállít a fogyasztóknak.
A gőz-csavarmotorról
A tájékoztatás szerint a világon a hartbergi biomassza-erőműben 2003. évben építettek be először egy gőz-csavarmotort. A beépítés céljaként szerepelt:
- a hőtermelés biztosítása a távfűtőhálózat fogyasztóinak
- kapcsolt hő- és villamosenergia berendezés létesítése a maximális áramkihozatal érdekében
A távfűtőhálózat hőigényének a 80%-át a kapcsolt hő- és villamosenergia egység gőz-csavarmotor kondenzátor berendezése szolgáltatja. A maradék igényt - csúcs- és völgyterhelést - a telített gőzből a rendelkezésre álló fűtőkondenzátoron biztosítják. A gőz-csavarmotor folyamatból kivett meleg teljesen hasznosul, a kapcsolt hő- és villamosenergia egységet technológiájával egy nagyobb összhatásfokot érhetnek el. A vízcsöveskazánban előállított gőz áthalad a túlhevítőn és utána kapcsolt befecskendező hűtőn a beállított paraméterű túlhevített gőz (255 °C, 25 bar) a csavarmotorba óránként 8,1 tonna lép be. A gőzmotorból kilépő munkát végzett gőz kondenzálódik 0,5-1,5 bar (kb. 82-112 °C és hasznos hőt ad le kb. 4800 kW névleges terhelésnél.
A hartbergi távfűtőműben beépített csavarmotor egy kisebb nagynyomású fokozatból és egy nagyobb kisnyomású fokozatból áll, amelyeket egy hajtóművel kapcsolnak össze, és egy aszinkrongenerátort hajt meg. A csavarmotor-egységnek a névleges elektromos teljesítménye 730 kWe.
A gőz-csavarmotor folyamatról
Az áramtermelés egyik eszköze a csavarmotor (ellentéte a csavarkompresszornak), amely megfelel a hagyományos Rankine víz-gőz folyamatnak. A különbség a hagyományos erőműtől abban jelentkezik, hogy a gőz egy gőzturbina helyett egy csavarmotoron adja le az energiáját. A nyomás alatt lévő munkaközeg - a túlhevített gőz - áthalad mindkét csavarforma motor rotorján kapcsolódó foghézagokon. A gőz expandálódik és az energiáját a rotoron átadja. A csavarmotor meghajt egy generátort, amellyel elektromos energiát állítanak elő.
A csavarmotorból kilépett gőz kondenzálódik az utána kapcsolt kondenzátorban, majd a hasznosított hőt a melegvíz hálózatba adja ki. A csavarmotort a túlhevített gőz hajtja meg, de robosztus kivezetése miatt telítettgőzzel vagy nedvesgőzzel is felhasználható.
Az automatikus csőtisztító berendezésről
A túlhevítő csöveinek felületét a por lerakodásának elkerülése érdekében periodikusan préslevegővel tisztítják. Az automatizált préslevegő folyamatosan tisztán tartja csőrendszer felületét, ezáltal a hőátadás nem romlik, állandó marad, azaz nem csökken a túlhevítő hatásfoka. Az automatikus csőtisztító berendezés alkalmazásával üzemszünet nélkül folyik a tisztítás, tehát egyben a személyi és karbantartási költségek redukálódnak.
Az európai uniós támogatással megvalósult biomassza tüzelésű, kapcsolt hő- és villlamosenergiát termelő erőmű kedvező üzemi tapasztalatok birtokában zárta le az átadás óta eltelt közel kilenc évet. A faapríték eltüzelése során semleges széndioxid kerül ki a környezetbe és ezáltal csökken a környezeti terhelés.
